脚手架荷载等计算示例

1、1 / 13.6 计算参数:钢管强度为 205.0 N/mm2,钢管强度折减系数取 1.00。双排脚手架,搭设高度 40 米,6 米以下采用双管立杆,6 米以上采用单管立杆。立杆的纵距 1.30 米,立杆的横距 1.10 米,内排架距离结构 0.50 米,立杆的步距 1.80 米。钢管类型483.0,连墙件采用 2 步 3 跨,竖向间距 3.6 米,水平间距 3.9 米。施工活荷载为 3.0kN/m2,同时考虑 2 层施工。脚手板采用竹笆片,荷载为 0.10kN/m2,按照铺设 4 层计算。栏杆采用竹笆片,荷载为 0.17kN/m,安全网荷载取 0.0100kN/m2。脚手板下大横杆在小横杆上

2、面,且主结点间增加 2 根大横杆。基本风压 0.30kN/m2,高度变化系数 1.0000,体型系数 0.6000。地基承载力标准值 170kN/m2,底面扩展面积 0.250m2,地基承载力调整系数 0.40。钢管惯性矩计算采用 I=/64,抵抗距计算采用 W= /32D。6.1 大横杆的计算大横杆按照三跨连续梁进行强度和挠度计算,大横杆在小横杆的上面。按照大横杆上面的脚手板和活荷载作为均布荷载计算大横杆的最大弯矩和变形。6.1.1 均布荷载值计算1大横杆的自重标准值 P =0.038kN/m2脚手板的荷载标准值 P =0.1001.100/2=0.055kN/m2 / 13.活荷载标准值

3、静荷载的计算值活荷载的计算值Q=3.0001.100/2=1.650kN/m1q =1.20.038+1.20.055=0.112kN/mq =1.41.650=2.310kN/m2大横杆计算荷载组合简图 大横杆计算荷载组合简图6.1.2 抗弯强度计算最大弯矩考虑为三跨连续梁均布荷载作用下的弯矩跨中最大弯矩计算公式如下:跨中最大弯矩为1M =1.3002支座最大弯矩计算公式如下:支座最大弯矩为2M =-1.3002我们选择支座弯矩和跨中弯矩的最大值进行强度验算：=0.476106/4491.0=105.922N/mm2大横杆的计算强度小于 205.0N/mm2,满足要求!6.1.3 挠度计算最

4、大挠度考虑为三跨连续梁均布荷载作用下的挠度计算公式如下:3 / 13.1活荷载标准值 q =1.650kN/m静荷载标准值 q =0.038+0.055=0.093kN/m2三跨连续梁均布荷载作用下的最大挠度V=1300.04/=2.183mm大横杆的最大挠度小于 1300.0/150 与 10mm,满足要求!6.2 小横杆的计算小横杆按照简支梁进行强度和挠度计算,大横杆在小横杆的上面。用大横杆支座的最大反力计算值,在最不利荷载布置下计算小横杆的最大弯矩和 变形。荷载值计算大横杆的自重标准值脚手板的荷载标准值活荷载标准值荷载的计算值1P =0.1001.1001.300/2=0.072kNP

5、=0.0381.300=0.050kN2Q=3.0001.1001.300/2=2.145kNP=1.20.050+1.20.072+1.42.145=3.149kN小横杆计算简图6.2.2 抗弯强度计算最大弯矩考虑为小横杆自重均布荷载与荷载的计算值最不利分配的弯矩和 均布荷载最大弯矩计算公式如下:集中荷载最大弯矩计算公式如下:4 / 13.M=1.1002=0.873106/4491.0=194.358N/mm2小横杆的计算强度小于 205.0N/mm2,满足要求!6.2.3 挠度计算最大挠度考虑为小横杆自重均布荷载与荷载的计算值最不利分配的挠度和 均布荷载最大挠度计算公式如下:集中荷载最大

6、挠度计算公式如下:小横杆自重均布荷载引起的最大挠度1V =5.00.0381100.004/=0.033mm集中荷载标准值 P=0.050+0.072+2.145=2.266kN集中荷载标准值最不利分配引起的最大挠度2V =2266.4201100.01100.01100.0/=2.831mm1 2最大挠度和 V=V +V =2.864mm小横杆的最大挠度小于 1100.0/150 与 10mm,满足要求!6.3 扣件抗滑力的计算纵向或横向水平杆与立杆连接时 ,扣件的抗滑承载力按照下式计算 :R Rc5 / 13.c其中 R 扣件抗滑承载力设计值,单扣件取 8.0kN,双扣件取 12.0kN；

7、R 纵向或横向水平杆传给立杆的竖向作用力设计值；荷载值计算横杆的自重标准值脚手板的荷载标准值活荷载标准值荷载的计算值1P =0.0381.100=0.042kN2P =0.1001.1001.300/2=0.072kNQ=3.0001.1001.300/2=2.145kNR=1.20.042+1.20.072+1.42.145=3.139kN单扣件抗滑承载力的设计计算满足要求 !当直角扣件的拧紧力矩达 40-65N.m 时,试验表明:单扣件在 12kN 的荷载下会滑 动,其抗滑承载力可取 8.0kN；双扣件在 20kN 的荷载下会滑动,其抗滑承载力可取 12.0kN。6.4 脚手架荷载标准值作

8、用于脚手架的荷载包括静荷载、活荷载和风荷载。静荷载标准值包括以下内容： 每米立杆承受的结构自重标准值；本例为 0.0995G1N = 0.10040.000=3.982kN脚手板的自重标准值；本例采用竹笆片脚手板,标准值为 0.10G2N = 0.10041.300/2=0.416kN栏杆与挡脚手板自重标准值；本例采用栏杆、 竹笆片脚手板挡板,标准G3值为 0.17； N = 0.1701.3004=0.884kN吊挂的安全设施荷载,包括安全网；0.0106 / 13.NG4 = 0.0101.30040.000=0.520kNG G1 G2 G3 G4经计算得到,静荷载标准值 N = N +

9、N +N +N = 5.802kN。活荷载为施工荷载标准值产生的轴向力总和,内、外立杆按一纵距内施工荷载总 和的 1/2 取值。Q经计算得到,活荷载标准值 N = 3.00021.3001.100/2=4.290kN风荷载标准值应按照以下公式计算0 0其中 W 基本风压, W = 0.300Uz 风荷载高度变化系数,Uz = 1.000sU 风荷载体型系数：sU = 0.600k经计算得到： W = 0.3001.0000.600 = 0.180kN/m2。考虑风荷载时,立杆的轴向压力设计值计算公式G QN = 1.2N + 0.91.4N经过计算得到,底部立杆的最大轴向压力：N=1.25.8

10、02+0.91.44.290=12.368kN不考虑风荷载时,立杆的轴向压力设计值计算公式G QN = 1.2N + 1.4N经过计算得到,底部立杆的最大轴向压力：N=1.25.802+1.44.290=12.968kNW风荷载设计值产生的立杆段弯矩 M 计算公式7 / 13.W k aM = 0.91.4W l h2/10kl 立杆的纵距 ；其中 W 风荷载标准值；ah 立杆的步距 。经过计算得到风荷载产生的弯矩：Mw6.5 立杆的稳定性计算7.5.1 不考虑风荷载时,立杆的稳定性计算其中 N 立杆的轴心压力设计值,N=12.968kN；i 计算立杆的截面回转半径,i=1.60cm；k 计算

11、长度附加系数,取 1.155；u 计算长度系数,由脚手架的高度确定,u=1.500；l0 计算长度 ,由公式 l0 = kuh 确定,l0=1.1551.5001.800=3.118m；A 立杆净截面面积,A=4.239cm2；W 立杆净截面模量,W=4.491cm3； 长细比,为 3118/16=1960 允许长细比,为 2700/16=169 210长细比验算满足要求 !0轴心受压立杆的稳定系数,由长细比 l /i 的结果查表得到 0.190；8 / 13.钢管立杆受压强度计算值 ；f钢管立杆抗压强度设计值,f=205.00N/mm2；经计算得到:=12968/=161.390N/mm2；

12、不考虑风荷载时,立杆的稳定性计算 f,满足要求!6.5.2 考虑风荷载时,立杆的稳定性计算其中 N 立杆的轴心压力设计值,N=12.368kN；i 计算立杆的截面回转半径,i=1.60cm；k 计算长度附加系数,取 1.155；u 计算长度系数,由脚手架的高度确定,u=1.500；0 0l 计算长度 ,由公式 l = kuh 确定,0l =1.1551.5001.800=3.118m；A 立杆净截面面积,A=4.239cm2；W 立杆净截面模量,W=4.491cm3； 长细比,为 3118/16=1960 允许长细比,为 2700/16=169 210长细比验算满足要求 !0轴心受压立杆的稳定

13、系数,由长细比 l /i 的结果查表得到 0.190；9 / 13.W WM 计算立杆段由风荷载设计值产生的弯矩,M =0.096kN.m；钢管立杆受压强度计算值 ；f钢管立杆抗压强度设计值,f=205.00N/mm2；经计算得到 =12368/+96000/4491=175.187N/mm2；考虑风荷载时,立杆的稳定性计算 f,满足要求!6.6 最大搭设高度的计算不考虑风荷载时,当立杆采用单管时,单、双排脚手架允许搭设高度H,按下式计 算：G2k Qk Xie k其中 N 构配件自重标准值产生的轴向力,N = 1.820kN；H = A - / 1.2gG2k G2kQkN 活荷载标准值,Q

14、kN = 4.290kN；k kg 每米立杆承受的结构自重标准值,g = 0.100kN/m；XieN 轴向力钢丝绳卸荷部分,QkN = 0.000kN； 钢管立杆抗压强度设计值, = 205.00N/mm2；经计算得到,不考虑风荷载时,按照稳定性计算的搭设高度 H = 69.335 米。考虑风荷载时,当立杆采用单管时 ,单、双排脚手架允许搭设高度 H,按下式计 算：G2k Qk wk Xie k其中 N 构配件自重标准值产生的轴向力,N = 1.820kN；H = A -1.2N +0.91.4-N / 1.2gG2k G2k10 / 13.Qk QkN 活荷载标准值, N = 4.290k

15、N；k kM 计算立杆段由风荷载标准值产生的弯矩,M = 0.076kN.m；g 每米立杆承受的结构自重标准值,g = 0.100kN/m；wk wkN 轴向力钢丝绳卸荷部分,N = 0.000kN；Xie Qk钢管立杆抗压强度设计值, = 205.00N/mm2；经计算得到,考虑风荷载时,按照稳定性计算的搭设高度 H = 60.054 米。取上面两式计算结果的最小值,脚手架允许搭设高度 H=60.054 米。6.7 连墙件的计算连墙件的轴向力计算值应按照下式计算：l lw oN = N + N其中 Nlw 风荷载产生的连墙件轴向力设计值,应按照下式计算：lw k wN = 1.4 w Ak

16、kA 每个连墙件的覆盖面积内脚手架外侧的迎风面积:w 风荷载标准值,w = 0.180kN/m2；wA = 3.603.90 = 14.040m2；woNo 连墙件约束脚手架平面外变形所产生的轴向力；N = 3.000lw l根据连墙件杆件强度要求,轴向力设计值 N = 0.85Acf经计算得到 N = 3.538kN,连墙件轴向力计算值 N = 6.538kNf111 / 13.f2根据连墙件杆件稳定性要求,轴向力设计值 N = 0.85Af其中 轴心受压立杆的稳定系数,由长细比 l/i=50.00/1.60 的结果查表 得到=0.92；净截面面积 Ac = 4.24cm2；毛截面面积 A

17、= 18.10cm2；f = 205.00N/mm2。f1N N 连墙件的设计计算满足强度设计要求 !经过计算得到 N = 73.865kNf1 l,经过计算得到 N = 288.444kNfN N 连墙件的设计计算满足稳定性设计要求 !f2 l,连墙件采用扣件与墙体连接。1 经过计算得到 N =6.538kN 小于扣件的抗滑力 8.0kN,连墙件扣件满足要求!6.8 立杆的地基承载力计算立杆基础底面的平均压力应满足下式的要求k g其中 p 脚手架立杆基础底面处的平均压力标准值,p =N /A=40.37 p fk k kNk 上部结构传至基础顶面的轴向力标准值kN = 5.80+4.29=1

18、0.09kNA 基础底面面积 ；A = 0.2512 / 13f.g gf 地基承载力设计值 ；f = 68.00地基承载力设计值应按下式计算g c gk其中 k 脚手架地基承载力调整系数； k = 0.40f = k fc c=fgk 地基承载力标准值； gk 170.00地基承载力的计算满足要求 !6.9 脚手架配件数量匡算扣件式钢管脚手架的杆件配备数量需要一定的富余量 ,以适应构架时变化 需要,因此按匡算方式来计算；根据脚手架立杆数量按以下公式进行计算：L -长杆总长度； N1 -小横杆数；N2 -直角扣件数； N3 -对接扣件数；N4 -旋转扣件数； S -脚手板面积；n -立杆总数 n=178； H -搭设高度 H=40；h -